专利名称：提高抗震性的高压变电站的制作方法
技术领域：
本发明涉及电力领域，也就是涉及到具有通常地震烈度和提高了地震烈度地区的高压变电站，其间，本发明主要涉及到低位布置的室外变电站的结构问题。
根据本发明，可应用任何实际中常用的电气设备来设计和建造变电站。它们的土建部分为形状不复杂的金属和钢筋混凝土构架。根据具体条件，这类变电站的构件可以整体地或局部地在工厂里制备。其中某些结构件的制备，例如，钢筋混凝土，可以在施工现场进行。这类变电站可以应用于正常地震烈度和增高地震烈度地区的任何高压电网系统。随着抗震性提高的同时，按本发明设计的变电站还可保证大大地缩小外形尺寸，降低造价，缩短施工期限，降低物资消耗以及降低它们施工的劳动消耗。
常见的室外高压变电站的结构可以归纳为两种基本类别。
高位布置的变电站的传统结构属于一类。这类变电站的引线固定在配电小间和线路门架上的专用母线上，这些门架的电气设备和它们的支柱的以及电力变压器的基础在上述各种结构中以不同深度埋设在它们沉降的土壤里。这种结构的变电站，占有较大的由大量的装配单元组成的土地面积，因而需要巨大的投资、劳动消耗、物资消耗以及施工期限。
属第二类级别的是现代无门架结构的低位布置变电站。它们的引线直接联接在装在低支柱上的电气设备或绝缘子上，低支柱在大多数情况下安装在不需埋入土壤中的基座上(US.A，4072999;SE，A，7608178-5)。在这类变电站中的电力变压器的基础同样不需要深埋，而只安放在颗粒体物料的稳定层上。所谓不需深埋的基础系指由一些平放的钢筋混凝土构件组成的基础，而这些构件安装在一些不需埋入土中的板材和横梁上。在相同的电力网和电力设备的情况下，第二类变电站的建设造价十分便宜，这是因为有最小的外形尺寸，最小安装单元，最小劳动消耗量和物资消耗量以及最短施工时间。
近年来高强度地震频繁，特别是在阿美尼亚和加里福尼亚的地震，在高压电网中的许多变电站遭到破坏和发生故障。对这些遭受破坏的分析表明在高位布置的变电站中，配电装置的电气设备的破坏发生的几率远比低位布置的变电站要大;
无论在高位布置的变电站中还是在低位布置的变电站中，多数破坏是由于电力变压器移位而引起的，这些位移的发生是由于电力变压器的质量很大所致，并且导致变压器套管以及和它们相连的高压配电装置的电力设备引线的折断，而且在套管折断时由于变压器油罐密封破坏使变压器油发生泄漏。
对变压器的上述故障原因研究表明利用滚轮将变压器滑动地安装在深埋的或不需埋的基座上的滑轨上，由于地震，在绝大多数的情况下，变压器从滑轨甩出或沿滑轨位移近0.5米的距离;
刚性的，称做“抗地震”螺栓紧固件使变压器固定到滑轨上或直接固定到深埋的基座上(H.C.Hitchcock，Electrical Equipment and Earthquakes，New Zealand Engineering，24/1/3-14/15 January 1969;Glenn Borchart，Michoel W，Manson，Magnitude 5.9 North Palm Spring Earthguake July 8，1986，California Geology，November 1986)在多数情况下，被震碎或使其弯曲。同时观察到变压器位移近0.3米的距离。
由于这些事故对电力供应的破坏所引起的巨大的经济损失，激励了众多国家的专家们组织起来积极寻求各种新技术方案，以便使建筑在高烈度地震活动区的高压变电站提高抗震性能。
在那时，解决这个问题广泛采用的一种方法曾经是使变压器与又重又大的深埋的基座和土壤加强刚性联接，以保证在强烈地震时使变压器相对稳定。这种保证变压器相对稳定的解决办法所存在的缺点归纳为-由于作用在变压器全部基本构件上的动态载荷大大增强，因而它们的结构和机械特性就必须大力加强;
-变压器及其基座需要高劳动消耗，高物资消耗和高造价。
上述缺点是预料中的，特别是，保证变电站抗震性的任务是通过纯粹防范不利的地震破坏作用所采取的方法来解决的。
在大多数情况下，高压变电站电力变压器的不需深埋的基座是由带有固定在滑轨上的组装钢筋混凝土板块制成的(35-500千伏变电站设计手册，莫斯科，能源出版社，1982年，
图10.19，第240页)，滑轨敷设在砂石和碎石的道碴层中;同时，在板块之间及其周围，在集油器周边范围内，放置一层洗净了的大粒径碎石或鹅卵石，用混凝土后座把稳定填料层分开并且用来熄灭由于变压器油箱在事故时流出的油可能发生的火灾。
这种以变压器自由定位在它们的滑轨上的基座结构，除上述缺点外，还需同时指出，要消耗大量的颗粒体物料以及比较高的施工劳动消耗。
本发明的基本任务是增加高压变电站抗震性的同时，简化它们的结构，通过对电力变压器和其相连接的高压配电装置的电气设备进行保护的方法，使其免受由于强烈地震引起的巨大的动态载荷和破坏，同时还利用变压器从它们的安装地点所发生的位移，特别是，利用变压器的位移以降低作用在它们上的动态载荷。
所提出的任务是通过这样的方法解决的在高地震或正常地震活动区工作的高压变电站中，包括固定在支柱上的配电装置的电气设备和绝缘体，以挠性引线与通过不需深埋在土壤中的基座和颗粒体物料层而安装在地上的变压器相接。根据本发明，把每台变压器的外壳直接地与其不深埋的基础刚性联接在一起，以便在发生强烈地震时，颗粒物料层中的颗粒相互制动而不发生位移，从而保持稳定的平衡。同时，柔性引线的一侧以紧线卡子紧固在变压器的基础上，另一侧以紧线卡子紧固在各配电装置的基础上，并以松驰张力的方法，把引线装在这些卡子之间。
这种提高抗震性的变电站的简化结构方案具有一系列的新特性，在变电站中，每台电力变压器的外壳与其不深埋的基座，直接地(无托架)、刚性联接相互成为一体，而成为一个与地面无刚性联接的“变压器-不埋入土的基础”的新统一体。
这些特性之一是提高了变压器的稳定性，它与变压器和不需埋的基础联合体的总重量成正比，与由不埋的基座外界面所限定的支柱新面积且与质量中心下降的高度成反比。
第二个重要特性是在强烈地震时，能在实际上保证变压器发生向前受到制动的位移。
这种结构的第三个重要特性是在强烈地震时能够利用变压器的这种位移，减小变压器所承受的动态载荷。
与电力变压器基座和配电装置的电气设备的基座刚性联接的挠性引线的紧线卡子，能够保护变压器和电气设备的套管，使其免于在强烈地震期间发生的变压器位移而引起的动态应力。与此同时按照变压器可能的位移量，利用预松驰应力的方法，安装挠性引线，使它具有必要的补偿能力。
在许多情况下，例如，当引线需要穿过道路或其它变电站的物体时，最好把变压器入线侧前面的挠性引线的紧线卡子刚性地固定在与变压器协同位移的不埋入土的变压器基座上的绝缘子支柱上，而不埋入土的变压器基座做成按照需要而拉长了的承重梁形式。由承重梁来做不埋入土的基座，在大多数情况下，基础的最佳力学性能出现在它的支柱表面具有最佳尺寸时，并且在变压器底部与颗粒体物料之间有便于观察和通风的距离时。
建议这样做在配电装置一侧的挠性引线的紧线卡子安装在带有绝缘子的，刚性固定在不埋基座承重梁的支柱上，使该基座成为上述绝缘子和配电装置的电力设备共用基座。
同时，室外配电装置电气设备和绝缘子的支柱以及刚性地与它们相连的自由地、直接地安放在地面上或是颗粒体物料的均匀或弹性层里的不埋的基座承重梁组成自承重空间框架，这样做的本身就会促使结构与安装简化，而同时也可提高配电装置基本构件的抗震性能，这是由于在这些框架质量中心不甚高时，支柱表面有较大的外形尺寸。也由于提高了它们的弹性，而且与地面没有刚性联接。
根据变压器的参数，地震烈度条件，颗粒体物料的特性，地震时变压器位移的预期值以及使它们制动的必要条件，可以使变压器不埋的基座的承重梁，安放在颗粒体物料层的表面，例如，鹅卵石;或者使基座部分地沉入颗粒体物料层里，例如，石砾。
为简化结构，希望使颗粒体物料层由平均粒径为30-50毫米的石砾或鹅卵石组成，它在这些条件下可能同时亦是电力变压器的不埋基座的弹性基础，是作用在变压器上的地震能量消能器，也是变压器油的火灾灭火器。
下面用根据本发明建造的提高抗震性能的高压变电站的详细描述来阐明本发明，并引用附图，其中图1描述了高压变电站，俯视图;
图2系图1按Ⅱ-Ⅱ方向的剖面图;
图3系图1按Ⅲ-Ⅲ方向的剖面图;
图4系图3按Ⅳ-Ⅳ方向的剖面图;
图5系地震后提高抗震性的高压变电站的局部立面图。
高压变电站包括较高电压配电装置1(图1);中压配电装置2;低压外部设备的全套配电装置3;电力变压器4;以及自备配电柜5。固定在支柱12，13，14，15，16和17(图2)上的这些配电装置的电气设备6和7以及绝缘子8，9，10和11用挠性引线18，19和20与电力变压器4相连接。藉助于由承重梁23(图4)和颗粒体物料层24做成的不埋的基座22将电力变压器4安装在地面21上(图3)。每个电力变压器4的外壳25和它的不埋的基座22彼此直接地、刚性地连成一体，以便在强烈地震时沿颗粒体物料层24产生协同制动位移以及保持稳定平衡成为可能。同时，挠性引线18，19和20从一侧将包括与变压器4的基座22刚性连接的紧线卡子26，27和28固接，而另一侧，将与包括与配电装置1和2以及全套配电装置3的电气设备6和7的基座32，33和34相连接的紧线卡子29，30和31固接，并且用相应的松驰应力的方法将挠性引线装配在这些紧线卡子之间。在变压器4的套管35，36和37的前面的挠性引线18，19和20的紧线卡子26，27和28是通过带有绝缘子40，41和42的支柱38和39来连接的，支柱38和39刚性地固定在具有能与变压器协同位移的不埋的变压器的基座22上。不埋的变压器4的基座22，此时以两个按需伸长了的承重梁23的形式出现。不埋的基座32，33和34是由承重梁43，44和45做成并且分别是绝缘体8和电气设备6，绝缘体9和设备7，安装在馈电柜5上的绝缘体10和配电装置3的公共基座。配电装置1的电气设备6和绝缘体8的支柱12和14以及与其刚性连接的不埋的基座32的承重梁43，(该承重梁43自由地、直接地安放在地面21上或是安装在均匀的或富有弹性的颗粒体物料层上)形成与土壤21没有刚性连接的自承重的，弹性的空间框架46。支承配电装置1的其余电气设备的空间框架47和48以及无门架引线的绝缘子49是用同样的方法实现的。
强烈地震时，电力变压器4(图5)与基座22的承重梁23和支柱38与39一起。在颗粒体物料层24上位移其距离为l值，其值对大多数型号的变压器不会超过30-50厘米。在变压器4移位到配电装置1的一侧时，具有预先松驰应力的引线18，19和20占到18′，19′，和20′的位置上，此时，设备6和7及进入配电装置3的引线，而同样对变压器4的套管35，36和37的应力是不会改变的。在地震时保护变压器4免遭破坏是用降低大约一半作用在它上面的动态载荷来保证的。动态载荷是由变压器4与其基座22在颗粒体物料层24上一起位移确定的，同样也是由该物料层的减震特性所决定。
在引用实例中的变电站，基座22的两个承重梁23的每一个是由加强了的，按长度联接在一起的钢筋混凝土部件50和金属部件51做成的。同时，将承重梁23部分地沉入平均粒径为30-70毫米的石砾或鹅卵石层24中，该鹅卵石层24也是电力变压器4的不埋的基座22的弹性基础，是作用在它上面的地震能量的消减器，同样也是变压器油发生火灾的灭火器。由三个或更多的承重梁做成的基座的多种方案是可能的。除此之外，就不埋的基座和它们的承重梁总体而言，与所引证的实例相比，可能具有另外一种结构和型式。在引用的实例中，为了简化安装，电力变压器4和支柱38和39与基座22的承重梁23的刚性联接以可拆卸方式藉助于螺栓联接52和53来实现。至于引线，必要时，它可能用附加的松紧架所提供的刚性来完成，而它的变压器侧的紧线卡子可能藉助于固定在变压器外壳上带有绝缘子的支架来实现。
所提供的技术方案可以扩展到各种类型的高压变电站中，该类变电站是根据任何必要的，应用各种型号的电气装置和任何结构的配电装置的电路建成的。
权利要求
1.提高抗震性的高压变电站，包括固定在支柱(12，13，14，15，16，17)上的电气设备(6，7)以及配电装置(1，2，3)的绝缘体(8，9，10，11)，用挠性引线(18，19，20)藉助于不埋入土的基座(22)和颗粒体物料(24)与安放在地面(21)上的电力变压器(4)相接，其特征在于，每一台电力变压器(4)的外壳(25)与它的不埋的基座(22)直接地、刚性地且相互联接为一体，为使沿颗粒体物料(24)的协同制动位移和保持稳定平衡成为可能，同时，挠性引线(18，19，20)包括与变压器(4)的基座(22)刚性相连的紧线卡子(26，27，28)；以及与配电装置(1，2，3)的电气设备的基座(32，33，34)相连的紧线卡子(29，30，31)，并且用相应的松驰应力的方法将挠性引线装配在线卡子(26，27，28和29，30，31)之间。
2.根据权利要求1的变电站，其特征在于，在变压器(4)的套管(35，36，37)前面的挠性引线(18，19，20)的紧线卡子(26，27，28)是通过带有绝缘子(40，41，42)刚性固定在能与变压器协同位移的不埋的变压器(4)的基座(22)的支柱(38，39)完成的，此时，不埋的变压器(4)的基座(22)做成相应的伸长了的承重梁(23)。
3.根据权利要求1的变电站，其特征在于，配电装置(1，2，3)一侧的挠性引线(18，19，20)的紧线卡子(29，30，31)装配在带有绝缘子(8，9，10)的、刚性固定在不埋的基座(32，33，34)的承重梁(43，44，45)的支柱(14，15，16)上，基座(32，33，34)是上述绝缘体(8，9，10)和配电装置(1，2，3)的电气设备的公共基座。
4.根据权利要求1，2的变电站，其特征在于，变压器(4)的不埋的基座(22)的承重梁(23)敷设在颗粒体物料层(24)的表面上。
5.根据权利要求1，2的变电站，其特征在于，变压器(4)的不埋的基座(22)的承重梁(23)部分地沉入颗粒体物料层(24)中。
6.根据权利要求1，2，4或5的变电站，其特征在于，颗粒体物料层(24)是由平均粒径为30-70毫米的石砾或鹅卵石构成，并且同时是电力变压器(4)的不埋的基座(22)的弹性基础，而同样也是变压器油发生火灾的灭火器。
全文摘要
提高抗震的高压变电站包括用挠性引线与变压器联接的固定在支柱上的电气设备及配电装置绝缘体，变压器靠不埋入土壤的基座和颗粒物料层安装于土壤中。简化结构靠使每台电力变压器外壳及不埋的基座相互直接刚性联为一体，以在强地震时沿颗粒物料层产生的协同制动位移而保持稳定平衡。挠性引线包括与变压器基座刚性相连的紧线卡子，还包括与配电装置电气设备基座相连的紧线卡子，并且用相应的松弛应力的方法将挠性引线装配在这些紧线卡子之间。
文档编号H02B1/54GK1065755SQ9110228
公开日1992年10月28日 申请日期1991年4月10日 优先权日1991年4月10日
发明者弗拉基米尔他·雅可夫斯基·格利斯汀, 埃拉·罗尼多芙娜·罗岑费尔德, 吉纳狄·格吉维奇·沙塔罗夫, 尼古拉·瑟吉维奇·施特林夫尔德 申请人:全苏动力建设组织设计院敖得萨分院